Modeling of steel behavior with application to armor penetration

För att lösa problem som innefattar växelverkan mellan skydd och projektiler används ofta simuleringar med program som t. ex. Autodyn. Beräkningarna kräver indata som bland annat beskriver hur materialen beter sig då de utsätts för stora deformationer och höga belastningshastigheter. En för metaller mycket vanlig modell som tar hänsyn till detta har utvecklats av Johnson och Cook (J&C). I detta arbete har den implementering som gjorts i Autodyn av denna modell undersökts. Vidare har materialparametrar till J&C-modellen för en ny typ av kvävelegerat stål (HNS), med potential som framtida skyddsmaterial, bestämts. Resultatet visar att i Autodyn 2D 4.1.13 tar modellen ej hänsyn till flytspänningens töjningshastighetsberoende på ett korrekt sätt. En FOI utvecklad implementering av J&C-modellen har däremot visat sig fungera tillfredsställande. I den nyligen utkomna versionen av Autodyn 2D 4.2 beräknas flytspänningen på ett mera korrekt sätt Penetrationssimuleringar med en 5.56 mm AP projektil mot en HNS platta har genomförts och resultaten diskuteras och jämförs med experimentella data. Det framgår att Lagrangeformuleringen av problemet ger numeriska problem och denna metod kan inte generellt användas för penetrationsberäkningar utan verifierande experimentella försök. Det undersökta HNS-stålet har visat sig ha ballistiska egenskaper jämförbart med ett konventionellt skyddsstål av likvärdig hårdhet.